2: Функция антенных комплексов в фотосинтетических мембранах? Что такое фотосинтетически активная радиация (фар)? Каково значение широкого набора пигментов в растениях?

Молекулы хлорофилла и вспомогательных пигментов расположены в фотосистемах, подразделяемых на два типа: фотосистемы 1 и 2. Эти фотосистемы можно обнаружить в виде частиц в составе тилакоидных мембран. Каждая из таких частиц содержит пигментные молекулы, организованные в так называемые антенный, или светособирающий комплекс. В состав светособирающего комплекса входят 200-300 пигментных молекул, которые накапливают световую энергию. Различные пигменты улавливают свет различной длинной волны, что делает этот процесс более эффективным. Вся энергия передается от молекулы к молекуле и. в конце концов, на специализированную форму хлорофилла а, известную как Р₇₀₀ в ФС1 и Р₆₈₀ в ФС2. Р₇₀₀ и Р₆₈₀-это пигменты, у которых максимумы пиков составляют соответственно 700 и680 нм (оба пик в красной области спектра).

Фотосинтетически активная радиация (ФАР)-это видимая часть спектра. Лишь менее половины падающих на планету лучей относятся к видимой части спектра, т.е. к ФАР. Однако даже при оптимальных условиях только около 5% поступающей солнечной энергии (10%ФАР) используется в процессе фотосинтеза и запасается в валовой первичной продукции(ВПП).

Пигменты фотосинтеза у высших растений подразделяются на два класса: хлорофиллы и каратиноиды. Основное назначение пигментов - поглощать световую энергию, превращая ее затем в химическую энергию. Пигменты располагаются на мембранах хлоропластов (тилакоидов), а хлоропласты в клетке обычно ориентируются таким образом, чтобы мембраны находились под прямым углом к источнику света (для максимального поглощения света).

Хлорофиллы поглощают в основном красный и сине-фиолетовый свет, зеленый свет ими отражается, что и придает растениям специфическую зеленую окраску, если она не маскируется другими пигментами.

Каратиноиды – это желтые, оранжевые, красные или коричневые пигменты, сильно поглощающие в сине-фиолетовой области.Они называются вспомогательными пигментами, поскольку поглощенную ими световую энергию они переносят на хлорофилл. Также каратиноиды защищают хлорофилл от избытка света и от окисления кислородом, образующимся в процессе фотосинтеза. Каратиноиды бывают двух типов: каратиноиды и ксантофиллы.

11. Какие факторы, по вашему мнению, оказались неблагоприятными для растений, вышедших на сушу в процессе эволюции?

Пожалуй, наитруднейшей проблемой, которую надо было как-то преодолеть, чтобы перейти от водного образа жизни к наземному, была проблема обезвоживания. Любое растение, незащищенное тем или иным способом, например не покрытое восковой кутикулой, очень скоро высохнет и несомненно погибнет. Даже если преодолеть эту трудность, останутися другие нерешенные проблемы. И прежде всего вопрос о том, как успешно осуществить половое размножение. У первых растений в размножении участвовали мужские гаметы, способные приблизиться к женским гаметам, только плавая в воде.

Обычно считают, что первые растения, освоившие сушу, произошли от зеленых водорослей, у отдельных из наиболее эволюционно продвинутых представителей которых появились репродуктивные органы; в этих органах были спрятаны, а следовательно и защищены гаметы. Это обстоятельство и ряд других вполне определенных приспособлений, помогающих избежать высыхания, позволили некоторым представителям зеленых водорослей завладеть сушей.

Одна из важнейших эволюционных тенденций у растений – это постепенно увеличивающаяся независимость их от воды.

Основные трудности, которые связаны с переходом от водного к наземному существованию:

Обезвоживание. По целому ряду причин для жизни необходима вода, а воздух- это среда, которая способствует высыханию. Поэтому наземным растениям нужно было выработать приспособления для добывания и запасания воды.

Размножение. Нежные половые клетки должны быть защищены, а мужские гаметы (сперматозоиды) могут встретиться с женскими только в водной среде.

Опора. В отличие от воды воздух не может служить опорой растениям.

Питание. Растениям необходимы свет и диоксид углерода для фотосинтеза, поэтому хотя бы часть растения должна возвышаться над землей. Однако минеральные соли и вода находятся в почве или на ее поверхности, и, чтобы эффективно использовать эти вещества, часть растения должна находиться в земле и расти в темноте.

Газообмен. Для фотосинтеза и дыхания нужно, чтобы обмен диоксида углерода и кислорода происходил не с окружающим раствором, а с атмосферой.

Факторы окружающей среды. Вода, особенно, когда ее так много, как, скажем, в озере или океане, обеспечивает высокое постоянство условий окружающей среды. Наземная же среда обитания в гораздо большей степени характеризуется изменчивостью таких важных факторов, как температура, интенсивность освещения, концентрация ионов и pH.